机械毕业设计代做
加入收藏设为首页请您留言
您当前位置:网站首页 >> |论文基地| >> 10GHz 短缝波导耦合器的电磁仿真设计

10GHz 短缝波导耦合器的电磁仿真设计

2011-02-24 20:51:04 来源:机械毕业论文网—毕业so easy! 浏览:75
内容提要:10GHz 短缝波导耦合器的电磁仿真设计

10GHz 短缝波导耦合器的电磁仿真设计

A Design of Narrow_wall Waveguide Directional Coupler 

***

(南京航空航天大学  信息科学与技术学院,江苏  南京  211100)

【摘要】本文设计并仿真了一款采用标准三公分金属矩形波导作为导波结构的定向耦合器,对耦合度分别为3dB、6dB、9dB的情况进行了设计,在设计中进行参量对比,仿真优化,并结合理论公式,最终得出仿真分析结果。

关键词:波导耦合器;短缝波导;矩形波导;耦合度;S散射参数

一  引言

定向耦合器是一种用途极为广泛的四端口波导接头,如图1所示,它由主波导1,2和副波导3,4组成,当所有端口都端接特性阻抗上,这时端口1,2间功率能自由传输而没有反射,同时在端口1,4间或端口2,3间没有功率传输,端口1,3和端口2,4间存在耦合,其耦合度取决于耦合器结构。[1]

定向耦合器的特性可用耦合系数和方向性来表示。假定波在主波导中从端口1向端口2传播,其耦合系数和方向性分别定义为

这里应当注意,端口2,3,4都是端接在它们的特性阻抗上的,耦合系数是主线与副线功率电平之比的量度,因此,若耦合系数已知,只要测量端口3的功率,就能确定端口1的输入功率,这个特性对微波功率的测量是很有意义的,方向性是主波导的前进行波仅仅耦合到副波导特定端口的好坏程度的量度,理想定向耦合器的方向性应当无穷大,因为端口2,3是完全匹配的,所以端口4的输出功率必须为零,实际上,一个良好的定向耦合器起方向性仅为30到35dB。

定向耦合器有几种类型,单孔定向耦合器、双空定向耦合器、四孔定向耦合器、反极性耦合定向耦合器(Schwinger耦合器)和Bethe孔定向耦合器,本文针对的是窄壁耦合的单孔定向耦合器

二  单孔定向耦合器工作原理

图2中给出了它的结构简图和工作原理。在主副波导的公共窄壁上切去一段长度的壁,作为耦合缝隙,适当选择缝宽 (具体数值下文给出),使得输入端1理论上有一半的功率能耦合到3端口输出,即耦合度C近似为3dB,在端口3处电场的相位滞后于端口2处电场的相位π/2,副波导中的端口4无输出或输出忽略不计,这种裂缝电桥又称为3dB电桥。

通过运用奇偶模的分析方法得出了耦合缝长度的计算公式,其公式如下:

注:其中, 为模的波导波长,模的波导波长。

但是在上述计算中由于忽略了结构不连续性的影响,因此实验值和理论值还是有差别的。在实际结构中,为改善匹配和加宽频带,可以在耦合区的中心线上(沿轴线方向)安置容性螺钉或感性螺杆。[2]另外,为了更有效地抑制高次模,还可以把耦合段的宽度稍微变窄一些,或在窄壁的内侧添加具有一定厚度的金属镶片,以使波导变窄些。采取这些措施后,耦合段的长度与采取措施前相比,会有变化。本文即选择在主副波导的两侧加上了金属台阶,可以有效地拓宽带宽,使耦合器性能提升。

下面我们将通过具体的仿真来说明加上台阶后对耦合器性能的影响。

三  仿真模型建立

运用HFSS电磁仿真软件,建立由两个三公分金属波导耦合而成的定向耦合器模型如图3,在图中所标参量中,耦合器总长80mm,矩形波导中宽边为22.86mm,窄边为10.16mm,波导壁厚度为2mm,其余参数为待优化参量,其中耦合缝长为l1,台阶的长度为l2,宽度为w1。其三视图及相关系数见图4、5、6。


本资料来源于www.jidian180.com优质设计为您服务。

本工作室拥有一支经验丰富技术过硬具有社会责任感的专业设计团队,10余名从事机械行业一线技术工作5-10年以上在职机械工程师或在职大学教师,为满足不同客户的需求,凡来本工作室定做的客户,我们将根据您的需求,安排对口专职的工程师为您服务,充分保证定做设计的质量。我们永远诚心接待每一位来访的有缘人,同时也欢迎有能力,有技术,有经验,有责任心的模具,数控,机械,机电一体化等方面的人才加入我们的团队,共同组建更专业,更效率更强大的队伍。

服务QQ:2390012187 本站所列资料均属原创者所有,仅供学习交流之用,请勿转载并做其他非法用途。

点击这里给我发消息
发表评论
网名:
评论:
验证:
共有0人对本文发表评论查看所有评论(网友评论仅供表达个人看法,并不表明本站同意其观点或证实其描述)